Производство полиэфирного волокна

Рисунок 2. Непрерывные схемы производства ПЭТ с прямым формованием по-лиэфирного волокна из расплава:

а — получение штапельного  волокна из ДМТ;

1 — емкость для приготовления  катализатора; 2—бункер ДМТ; 3—ленточный  транспортер; 4— расплавитель ДМТ; 5—сублиматор; 6—насадочная колонна; 7 и 9 — конденсаторы-холоднльники; 8 и 10— сборники метанола и ЭГ; 11 — пароэжекторный насос; 12 — прядильная машина; 13 — поликонденсатор; 14—шестеренчатый насос; 15—форполиконденсатор; 16—переэтерификатор; 17—центробежный насос; 18 — расходная емкость для ЭГ;

б—получение высокопрочной  технической нити нз ТФК:

1—бункер ТФК; 2 — расходная  емкость для ЭГ; 3—сборник воды  и ЭГ; 4—смеситель; 5—прядильная  машина; 6 — разгрузочный шнек; 7—второй  поликонденсатор; 8—насос; 9 — первый поликонденсатор; 10—предполиконденсатор; 11 — этерификаторы; t2—подогреватель пасты; 13—пастосмеситель; 14— весовой дозатор ТФК. . ,

Непрерывный процесс получения  полиэфирного волокна в рав¬ной мере может быть осуществлен при использовании в качестве сырья как ДМТ, так и ТФК.

На рисунке 2 риведены схемы непрерывного получения поли¬эфирного штапельного волокна из ДМТ и высоко¬прочной технической нити из ТФК, разработанные фирмой «Виккерс-Циммер». При использовании в качестве исходного продукта ДМТ сохраняются те же технологические стадии синтеза ПЭТ, что и при периодическом методе. Для проведения переэтерификации ДМТ этиленгликолем используют горизонтальный каскадный реактор, который может иметь до семи реакционных зон. В этот аппарат непрерывно дозируют расплав ДМТ и смесь ЭГ с катализатором. Мольное соотношение ДМТ : ЭГ равно 1,7—1,8, т. е. в данном случае количество взятого ЭГ меньше эквимольного. Температура реакционной массы на входе в переэтерификатор достигает 160—180 °С, а на выходе — 245 °С. Продолжительность пребывания компонентов в реакционной зоне составляет 4 ч. Поликонденсация ДГТ и олигомеров осуществляется в нескольких аппаратах (в двух или трех) специальной конструкции, которая обеспечивает создание тонкого слоя при интенсивном перемешивании расплава и минимальное время пребывания полимера в зоне реакции. Для получения штапельного волокна требуется ПЭТ со средней молекулярной массой (22000—25000), поэтому в данную схему (рис. 17.11,а) включено только два аппарата поликонденсации. При предварительной поликонденсации в первом аппарате поддерживается невысокий вакуум (остаточное давление 3,3—6,6 кПа и температура 265—270 °С). Продолжительность пребывания продукта в аппарате около 2 ч. Окончательная поликонденсация протекает во втором реакторе при 275—280 °С и вакууме 0,066—0,133 кПа. Готовый расплав выгружается из аппарата с помощью вертикального шнека или шестеренчатого насоса и транспортируется в течение 8—10 мин по обогреваемому расплавопроводу к прядильной машине. В этот момент в полимер вводят различные добавки, а также матирующие (двуокись титана) и окрашивающие агенты.

Непрерывная схема производства полиэфирной нити из ТФК отличается от рассмотренной выше схемы на основе ДМТ. Терефталевая кислота в виде порошка непрерывно дозируется с помощью ленточных весов в пастосмеситель, куда одновременно подается ЭГ с различными добавками и катализатором поликонденсации. При смешении обоих мономеров получается суспензия в виде пасты, которая после подогревателя 12 последовательно проходит через три аппарата этерификации, работающих под избыточным давлением (соответственно от 1 до 0,2 МПа) при 270 °С. В двух последующих аппаратах, аналогичных по конструкции пер-вым трем, проводят предварительную поликонденсацию в вакууме и получают форполимер с молекулярной массой 5000—6000. Для получения ПЭТ с молекулярной массой 35 000—40 000 окончательную поликонденсацию проводят в двух последовательно установленных аппаратах 9 и 7, работающих при одинаковых вакууме (0,066—0,135 кПа) и температуре (280 °С). Расплав ПЭТ, полученный по такой схеме, имеет высокую вязкость, поэтому требуется большое избыточное давление (10,0—20,0 МПа) для его передачи на прядильную машину.

Непрерывный процесс получения  ПЭТ и нитей на его основе имеет  следующие преимущества: при прямом формовании полиэфирных нитей расплав подается непосредственно на прядильные блоки (головки), отпадает необходимость в применении громоздких загрузочных бункеров, сложных и энергоемких плавильных устройств, достигается возможность переработки ПЭТ практически любой молекулярной массы, поскольку не требуется повторного плавления полимера.

Высокопроизводительные  непрерывные схемы производства с прямым формованием полиэфирного волокна из расплава наиболее эффективны при получении однотипной массовой продукции. Однако использование таких схем при выпуске широкого ассортимента продукции (например, текстильных нитей различной линейной плотности или окрашенного в массе волокна и т. п.), где предъявляются различные требования к полимеру и требуется большое число прядильных машин, сопряжено с большими производственными потерями при переходе с одного ассортимента на другой.

Поэтому в настоящее время  значительная часть полиэфирных  волокон (особенно текстильные и  технические нити, специальные типы волокна и жгутов) получают путем  выделения ПЭТ по периодическому или непрерывному способу в виде гранулята с дальней шей переработкой последнего на плавильно-формовочных устройствах.

 

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИЭФИРНЫХ ВОЛОКОН

 

Основная масса полиэфирного волокна применяется в смеси с шерстью (55% лавсана и 45% шерсти), хлопком (соответственно 67% и 33%) и льном (50% и 50%). При использовании полиэфирного волокна в смесях повышается износоустойчивость и прочность, снижается сминаемость и усадочность смешанной ткани, сохраняется красивый внешний вид и форма готовых изделий при эксплуатации. Например, сорочки, изготовленные с применением лавсана, благодаря малой гигроскопичности последнего, легко стираются, быстро высыхают и не требуют глажения. Изделия из лавсана легко плиссируются, и складки не расходятся при стирке и носке. Из полиэфирного волокна в смеси с другими натуральными и химическими (чаще вискозными или полинозными) волокнами вырабатывают костюмные, пальтовые, плащевые, сорочечные, плательные, галстучные и другие ткани. Волокно большой линейной плотности используют для производства искусственного меха и ковров.

Полиэфирное волокно применяется  для получения войлока (фетра), который  не подвержен дальнейшему свойлачиванию и по термомеханическим характеристикам превосходит войлок из натуральной шерсти. В чистом виде волокно лавсан чаще применяют для технических целей (для изготовления парусов, брезента, фильтровальных, тепло- и электроизоляционных материалов, технических тканей, защитной одежды и т. п.).

Технические высокопрочные, малоусадочные и с повышенной адгезией к резине нити (линейной плотности 28—222 текс) идут на изготовление транспортных лент, приводных ремней, бензо- и нефтестойких шлангов, рукавов высокого давления, а также брезентов, канатов, парусов, рыболовных сетей, веревок и других технических изделий, в том числе лент для ремней безопасности.

В последнее время полиэфирная  техническая ткань нашла широкое  применение в производстве шинного  корда. Полиэфирный корд имеет самую  высокую стабильность формы и  наименьшую" ползучесть при переменных температурах и механических нагрузках  по сравнению с кордами других типов, вследствие чего снижается шум  при езде, лучше держится воздух в камере, при стоянке на протекторе не появляются вмятины (проседание шины).

Полиэфирные текстильные  нити линейной плотностью 3,0—28 текс широко используют для изготовления трикотажа, различных тканей (типа тафты, жоржета, крепа и т. д.), тюлей, в качестве швейных и медицинских нитей. Нить лавсан линейной плотностью 4—5 текс, окрашенная в массе, нашла применение для обмотки электрических проводов тонкого сечения. Высокообъемная пряжа (типа кримплен, мэлан) с круглой и' профилированной формой сечения нити нашла широкое применеие при производстве плательных и костюмных тканей, мужских и дамских сорочек, детской одежды, чулочно-носочных и вязаных изделий.

Из мононитей лавсан вырабатывают сетки для бумагоделательных машин; щетки для хлопкоуборочных комбайнов и зерноочистительных машин; струны для роялей и других музакальных инструментов, для теннисных и бадминтоновых ракеток; фильтровальные сетки; хирургический шовный материал, застежки «молния» и т. д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

За более чем столетнюю  историю химических волокон их практическое значение для производства материалов и изделий, необходимых для обеспечения  жизни людей, развития техники и науки, стало неоспоримым.

Комплекс механических свойств (и их практически полная неизменность в мокром состоянии волокна), наиболее высокая термостойкость среди многотоннажных видов волокон, био- и хемостойкость, биоинертность и другие эксплуатационные характеристики обеспечили приоритетность полиэфирных волокон по сравнению с другими.

Таким образом, основным фактором опережающего темпа роста производства химических волокон является увеличение численности народонаселения земного шара и растущие в связи с этим потребности в текстильных (одежных) материалах. Объем выпуска натуральных волокон, в основном растительного происхождения (хлопок, лен и др.) ограничивается конкуренцией со стороны продовольственных культур, в особенности, если их выращивание дает большую прибыль, чем натуральные волокна.

Вторым важным определяющим фактором является то, что улучшение  эксплуатационных свойств химических волокон наряду с созданием новых  видов волокон позволяет значительно  расширить области их применения как для бытовых, так и для технических целей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Ряузов А.Н. Технология производства химический волокон / Ряузов А.Н., Груздев В.А., Бакшеев И.П. и др. – М.: Химия, 1980 г. – 448 с.
2. Амелин А.Г. Общая химическая технология. – М.: Химия, 1977 г. – 400с.
3. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3616.html
4. http://bibliofond.ru/view.aspx?id=510713